全自动洗车机的设计【含CAD图纸和UG三维模型】
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含CAD图纸和UG三维模型
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第2章 自动清洗机的基本介绍2.1 总体的介绍本次设计的是全自动电脑洗车机，考虑到隧道式全自动洗车机在清洗汽车时需要汽车来回运动，而且水和清洗剂也需要不停喷洒，这就会浪费很多水资源和清洗剂。并且当喷洒了清洗剂和水以后，司机需要谨慎驾驶汽车，这就显得不舒适不够人性化。或者在架子的下面装一处导轨带动车子前进，这样就可以在清洗中不需要人操作，车就可以沿着正确的行车路线行驶，但是这样一来，就会增加设备用量和加大投资成本，而且会增加清洗机的长度和宽度，从而增加了占用空间。而龙门式全自动洗车机是将车开入洗车房内，由龙门架沿导轨作往复运动来清洗汽车，这样不仅不需要人为的操控汽车，由于汽车是不动的，动的是清洗机的横刷和竖刷，水和清洗剂就可以很准确的喷向所需的地方，所以很大程度上减少了水资源和清洗剂浪费。图2-1 汽车自动清洗机总体图2.2 主要参数主要技术参数：机型 龙门往复式机器尺寸 长宽高（m） 2.03.53.0洗车尺寸 宽高（m） 2.02.0输送机长度 10.0m使用面积 104.0m电源供给 380V三相四线使用电力 19Kw水 源 1.5吋2支耗水量 100L/辆洗车能力 15-20辆/时洗涤滚刷 5组2.3 场地要求场地要求：宽度不小于4米，高度不小于3米，长度不小于10米，车辆可以退出或直行离开清洗区域。2.4 洗车毛刷的选择洗车毛刷是自动洗车机中最为重要的组成部分，也是唯一与车漆面进行直接接触的部件。毛刷质量的好坏直接影响到洗车质量。该问题短期内用户不会察觉，劣质毛刷在连续使用一个月后，会使车辆的光泽度大大降低。中国洗车机市场上的洗车毛刷按时间的先后顺序可大致分为布刷、棉刷、纤维刷、泡沫刷四种。本次设计采用的是目前市场上最广泛使用的毛刷是泡棉刷，也就是第四代洗车机毛刷，特点是轻盈，洗净度高，脱水性好 不吸水不夹砂第3章 相关部件的设计3.1 横刷结构设计横刷是一根钢制空心轴，其长度为3米，其挠度要小于0.00031，即必须控制在1毫米之内。横刷的转速不能过高，转速过高会使车窗或车身损坏，甚至会影响横刷的正常工作，横刷的壁厚应控制在4-6毫米，过厚会使横刷过重。横刷做成空心轴是为了增加其强度，而且可以节省材料。横刷的作用是对汽车顶部进行仿形刷洗，它的运动可分解为在Z轴上仿车顶形状的上下运动和自身绕中心轴的回转运动。图3-1横刷运动轨迹示意图3.2 大侧刷的分析与设计大侧刷的作用是完成汽车前后端以及汽车侧面等部位的清洗打蜡。它的运动可分解为沿车身的运动和自身绕中心轴转动。其回转中心运动轨迹与车身形状相似，即在XY面。X轴方向运动靠机架运动来实现，初始位置应保持在整机两侧。大侧刷刷洗机构由大侧刷定位机构和刷子转动机构组成。刷子转动由两台交流异步电动机作为驱动源，且需要对刷子转动通过对两个交流接触器的控制来实现正反转控制，大侧刷定位机构以两支汽缸作为驱动源，汽缸的状态通过控制电磁阀来实现，同时大侧刷要进行原位，中间位置和与车头、车尾相碰位置的识别，这些位置识别则通过四个接近开关和两个行程开关来实现。图3-2大侧刷运动轨迹示意图3.3 小侧刷的分析与设计小侧刷的作用是清洗汽车侧面靠下部位和汽车的轮毂。它的运动可分解为Y轴方向上的运动分量和自身绕中心轴旋转。X轴方向上的运动靠机架的运动实现，Y轴方向上的采用汽缸推动小侧刷整个装置回转支架轴摆来实现。初始位置应保持在整机的两侧。小侧刷刷洗机构由定位机构和刷子转动机构组成。刷子转动由两台交流异步电动机作为驱动源，不需要对刷子进行止反转控制。小侧刷定位机构以两支双作用的汽缸作为驱动源，其运行通过控制电磁阀来实现对小侧刷的定位。图3-3 1.轨道；2.机架；3、4.大侧刷；5.顶刷；6.小侧刷；3.4 减速机第一、减速机的设计和装配图的绘制：本洗车机要求减速机能传递互相垂直轴的运动，而且因为蜗轮蜗杆传动结构紧凑且轮廓尺寸小，可用于传动比大的场合，且能减小整个清洗机的尺寸，满足本系统的要求。因此，决定选择蜗轮蜗杆减速机。标准的蜗轮蜗杆减速机的体积较大，为了减小占用空间，蜗轮与蜗轮轴用平键连接，并在无凸缘的一侧用螺钉固定，防止蜗轮窜动，平键则固定了蜗轮与蜗轮轴的径向位置。由于在横刷装置中，减速机蜗轮轴并不承受轴向力。因此，可采取两对向心球轴承支撑，因此，蜗轮轴是两向支撑。因蜗杆需承受轴向力，蜗杆自身重量和一部分啮合力，因此蜗杆一端采用圆锥滚子轴承，因为这部分力并不算大，另一端与电机相连由电机承受，即蜗杆为三支撑。在减速机箱体外部上端有一个注油孔用来对轴承进行润滑，内部由嵌入式轴承端盖内的填充物来密封防止漏油。解决上述问题后通过校核计算会之减速机装配图。然后，就一些非标准件绘制减速机上的一些结构的零件图，力求将减速机各部分结构表达明确清楚。其中最重要的当属蜗轮蜗杆图。因为要达到一定的传动精度才能使减速机准确的传动，尤其是蜗轮蜗杆的配合公差要达到较高的精度要求，当选择精度等级为7级时，对蜗杆的圆跳动和径向跳动要求较小，对蜗轮与蜗轮轴的同轴度即蜗轮键槽与平键间的配合要求也较高。当作完上述工作后，减速机的设计基本完成。第二、横刷装配图的绘制：这部分需重点说明的是连杆和机架。机架作为支撑横轴运动电机的唯一部件，是由钢板焊接而成。它不仅承受横轴的重量还能向前摆动一个角度，使横刷能够随车型刷洗车辆，避免产生不必要的损伤，并通过摆动角度来控制提升电机的起停。在电机的上端有一螺纹孔，通过一个螺栓与连杆相连，以实现横刷的摆动。连杆是用来使横刷上升和下降的，并能够与机架相连，从而使横刷能够平稳的上升。在连杆上方两侧均探出一个耳朵，中间安放一个滑轮，把绳子套在里面，并通过连杆与滑轮系列的连接和配合，使横刷能够平稳的上升、下降。在连杆的外侧面安装了几个机轮与外机架之间形成摩擦力较小的滚动摩擦，使横轴的机架能顺利的上升和下降，不发生锁住和出现不连续的运动。同时他还能起到定向作用，使机架在上升和下降过程中不产生摆动，是横轴的压力避免产生忽大忽小的变化，使程序控制器不能根据的压力的大小判断是否摩擦力足够大，而横轴继续上升。3.5 减速机的设计与说明3.5.1.选电机根据设计要求选电机电动机型号 额定功率载转速步转速转转矩/额定转矩大转炬/额定转矩Y112M-4.4.0kw1140r/min1500r/min2.222.23.5.2.减速机部分设计3 横刷减速机采用一级蜗轮蜗杆传动减速。 材料：蜗杆采用45#碳素结构钢，蜗轮采用ZcuSn10P1材料，金属型制造，预计使用1200h. 传动比i=1440/100=14.4 故按标准取i=14。计算项目计算内容计算结果初选d1/a值当摩擦系数选d1/a值选d1/a值中心矩计算蜗轮转矩使用系数转速系数弹性系数寿命系数接触系数接触疲劳极限接触疲劳最小安全系数中心距传动基本尺寸蜗杆头数蜗轮齿数模数蜗杆分度圆直径蜗轮分度圆直径蜗杆导程角蜗轮宽度蜗杆圆周速度相对滑动当量摩擦系数齿面接触疲劳强度验算许用接触应力最大接触应力轮齿弯曲疲劳强度验算齿根弯曲疲劳极限安全疲劳最小安全系数许用弯曲疲劳应力轮齿最大弯曲应力蜗杆轴挠度验算转惯性距允许蜗杆挠度蜗杆轴挠度温度计算传动齿全效率搅油效率轴承效率总效率 散热面积估算箱体工作温度润滑油黏度和润滑方法润滑油黏度润滑方式蜗杆几何尺寸蜗杆尺寸L蜗杆齿顶圆直径蜗杆齿根圆直径退刀槽直径蜗轮几何尺寸蜗轮齿宽b2蜗轮长度fcd1蜗轮齿高da1df2设VS=4m/s-7m/s。取最大值uv=0.03当i=14的线上取A点，查的d1/a=0.37,r=18(z1=4), 1=0.92T2=T1*I*1=9.55*106*（P1/n1 ）*1 =9.55*106*(4/1440)*12.5*0.92Zn=(n2/8+1)-1/8=(100/8+1)-1/8 根据蜗轮副查表13.2Zn=(25000/Lh)1/6=(25000/12000)1/6 由图13.12 I线查出查表13.2自定a=（Ka*T2*（ZE*ZP）/（Zn*Zn）*（SHmin/Hmin）2）1/3=120.7 查得 r=18，Z1=4Z2=iZ1=12.5*4m=（1.41.7）a/Z2 =（1.41.7）120/50=3.364.08d1=d1/a*a=46.25d2=m*Z2=3.75*50=187.5tan r=Z1m/d=4*3.75/50=0.3 b2=2m（0.5+ （d1/m+1） ） =2*3.75(0.5+（50/3.75+1）1/2)=32.145v1=d1n1/(60*1000) =*50*1440/(60*1000)vs=v1/Cosr=3.77/Cos16.9由表13.6查得H=Zn*Zh(Hmin/Shmin) =0.72*1.13*265/1.2H=ZE*ZP*(KAT2/a3)1/2 =147*2.8*(1.1*305070/125)1/2由表13.2查得自取F= Flim/SFmin=115/1.3(式13.24)F=(2KA*T2)/(m*b2*d2) (式13.24) =2*1.1*305070/(3.75*33*200)I=d14/64=*504/64=0.004m=0.004*3075=F2（tan2at+tan2(r+v)）1/3/(48EI) =(2*231678)/210*2103*(tan220+tan2(16.7+1.72)1/3/48*346*3.07*106 (此处取D2)1=tgr/tg(r+r) (式13.12) =tg16.7/ tg(16.7tg16.7+1.72)自定自定=123=0.901*0.99*0.99A=9*10-5a1.88 =9*101-5a1.88 (式13.27)t1=(1000p1(1-)/awA+t0 (式13.26) =1000*4*(1-0.883)/15*0.788+20 此处取aw=15w/(m2.c)中等通风环境根据Vs=4m/s.由表13.7选取由表13.7，可采用浸油润滑。取L=b2+11=33+11da1=d1=ha1=50+2*3.75(取ha=m)df1=d1-2hf1=50-2*4.75ddf1-(24)=40.5-(24)=36.538.5有设计计算得b2=33mm取l=55mmf10mmc0.3B=0.3*33=9.9mmd1=(1.61.8)d=(1.61.8)*25 =4045da1=da2+2ha2=d2+2.375 ha2=k2*mg可查得k2=1.01 mgmha2=1.01*3.753.75df2=d2-2hf2=200-2*4.75=190.5uv=0.03pv=1.72。T2=306070N.mmKA=1.1Zn=0.72ZE=14MAPZn=1.131.6Zp=2.8Hmin=265MpaSHmin=1.2取a=125取Z1=4取Z2Of=50m=3.75取d1=50mm d2=200r=16.7取b2=33mmv1=3.77m/svs=4m/suv=0.03pv=1.72H=180MpaH180 Mpa合格Flim=115 MpaSFmin=1.3F=82 MpaF=2682 Mpa合格I=3.07*106mm4=0.015mm=0.00125合格1=0.9012=0.993=0.99=0.883A=0.788m2t1=51合格V40=320mm2/sL=44mmda1=57.5mmdf1=40.5mm故取d=37mmb2=33mml=55mm故取f=14mm故取c=10mm取d1=44mmda2=207.5mmdf2=190.5 根据3查表13.6得到：根据3图13.11可查得：根据3查表12.9可得到：根据3查式13.17可得到：根据3查式13.19可得到：根据3查图13.21可得到：根据3查表13.2可得到：根据3查式13.15可得到：根据3查图13.11可得到也可以用式13.22计算得到：根据3查式13.23可得到：根据3查式13.21可得到，查表13.4取标准值根据3查式13.21可得到根据3查表13.5可得到根据3查表13.5可得到：根据3查式13.13可得根据3查表13.6可得到根据3查式13.14可得到：根据3查表13.2可得到：根据3查式13.24可得到：根据3查式13.24可得到：根据3查式13.20可得到：根据3查式13.12可得到：根据3查式13.27可得到根据3查式13.26可得到：根据3查表13.7可得到：根据3查表13.5可得到：根据3查表13.5可得到：根据3查式13.5可得到根据2查表16-42可得到：根据2查表16-42可得到：根据2查表16-42可得到：第4章 自动清洗机液压系统的设计4.1 液压系统设计方案如图 5-1 所示, 其工作过程及工作特点为: 启动齿轮泵及空压机电机, 打开电磁换向阀 4 开始对车辆进行水冲洗, 去除灰尘和泥渍, 完成后关闭电磁换向阀 4, 然后电磁换向阀 1、 电磁换向阀 2 和电磁换向阀 3 打开, 开始对车辆进行洗涤剂泡沫清洗, 然后顶刷、大侧刷、小侧刷开始刷洗工作。接着关闭电磁换向阀 1、 电磁换向阀 2 和电磁换向阀 3, 打开电磁换向阀 4, 用水将洗涤剂泡沫冲洗掉, 最后关闭电磁换向阀 4, 打开电磁换向阀 1、 电磁换向阀2、 电磁换向阀 3 和电磁换向阀 5, 进行打蜡。泡沫清洗使洗涤液充分发挥作用, 清洗效果较好, 节约了水资源; 五个电磁换向阀有效的控制管路的通断, 使机器工作性能良好。空压机电磁换向阀1压力调节阀气动泵电磁换向阀2流量控制阀电磁换向阀5液压泵溢流阀电磁换向阀4泡沫发生器电磁换向阀3图4-1 液压系统设计方案4.2 小型清洗机元器件和构件选择4.2.1 气动隔膜泵、 液压泵及其匹配电机的选择因本设计中对液压泵的工作要求是: 压力: ; 流量:,选择CNY1A- 1.0/2.5型齿轮泵;气动隔膜泵选择QBY- 10多用气动隔膜泵,其最大供气压为,扬程为,满足工作要求。4.2.2 管路元件选择与连接根据软管的选择及设计中应注意内径, 选择, 气动隔膜泵的液体流量为。 则泡沫发生部分PU管的内径, 齿轮泵的液体流量为。喷水部分单层钢丝胶管内径, 则根据通用管子的内径及齿轮泵和气动隔膜泵的进出口直径选择:根据要求选择扩口式管接头, 其型号为。4.2.3 阀类的选择换向阀可分为手动换向阀、电磁换向阀、机动换向阀、液动换向阀、电液换向阀等, 本设计要求换向阀即可实现手控又可实现自动控制, 且要求成本低、结构简单, 选择“引进德国力士乐公司WE型电磁二位三通的换向阀”,型号为:;在泡沫发生器前后等相关回路中都需要两位两通的换向阀, 以控制管路的通断,选取联合设计电磁换向阀, 型号为:。根据P638 选择 Y2- ha10L型溢流阀; 根据调压阀与单向阀连接, 相关管接头螺纹直径为故选择型调压阀。根据流量控制阀与单向阀连, 其相关管接口直径为, 故选择型流量控制阀。4.2.4 空气压缩机根据气动系统所需要的最高工作压力 ( 缸筒内最高压力为, 液压泵输出基液压力为) 和输出流量两个参数,选择型滑片式空压机, 其指定的润滑油是: 回转压缩机油,压缩机油，轮机油,高速柴油机油。4.3 泡沫发生器的设计泡沫发生器缸筒两端焊接法兰, 其主体部分是耐热不锈钢圆柱筒, 内装不锈钢铁屑等填充物, 气体和液体在钢筒中混合并受到铁屑的切割作用, 而产生均匀、致密泡沫; 钢筒两端均用法兰联结, 钢筒上安装压力表以读取其内部工作压力。泡沫洗车时, 钢筒内压力为，考虑到一定余量，发生器的工作压力取为，并按压力容器的有关准则来设计发生器，其主要参数如下:4.3.1 泡沫发生器的钢筒厚度参考液压缸的
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